牛用シュートライトの技術仕様

ディレクトリ:
1. 牛中心の照明設計
2. 牛用シュート照明の技術要件
3. 牛用照明の制御と効率
4. 測定とコンプライアンス
5. 運用上の利点
6. 結論

導入： 

深圳市施設農業産業協会（SZFAA）が発行した「牛舎照明技術仕様（T/SZFAA 06-2021）」は、牛舎における人工照明に関する科学的根拠に基づいた要件を規定しています。この規格は、牛舎照明および商業用酪農照明器具に関する詳細な基準を定めており、照明設計において動物の生態、エネルギー効率、そして運用上の実用性を優先することを保証します。

これらの照明システムが適切に導入されると、酪農、肉牛、繁殖事業における牛の福祉、繁殖、生産性が向上するため、現代の畜産管理に不可欠な要素となります。

1. 牛を中心とした照明デザイン

従来の照明設計指標（例：ルクス、ルーメン）は人間中心であり、家畜には不十分です。牛舎の照明は、牛の視覚生物学に基づいて設計する必要があります。

重要な生物学的知見がこの標準を推進しています。

• 牛の視覚スペクトル：牛は370～650 nm
  の光を感知し 、  450 nm（青） と 554 nm（橙黄色）で感度が最大となります。赤色光（650 nm超）の感知能力は低く、緑色光（495～525 nm）の感度も低下します。

• 牛特有の照明指標:

• CaPF（牛の光子束）： 総光子出力（μmol/s、370～650 nm）

• CaPFD（牛光子束密度）： 標的表面における光子密度（μmol/m²·s）

• CaQE（牛の量子効率）： エネルギー対光子効率（≥1.5 μmol/J）

これらの指標に焦点を当てることにより、  人間の視覚基準のみに頼るのではなく、商業用乳製品照明器具の真の生物学的有効性を評価することができます。

2. 牛用シュート照明の技術要件

高品質な牛舎照明は、動物福祉と長期的な運用効率の両方を確保するために、厳格な技術要件を満たす必要があります。最も重要な要素の一つはスペクトル品質です。照明システムは、370～650nmの範囲内で連続したスペクトルを提供し、牛の視覚を妨げる可能性のある鋭いスペクトルピークや孤立したスペクトルピークを避ける必要があります。 

このため、主スペクトル光源としては、色温度が3500K～5500Kの白色LED照明器具が推奨されます。場合によっては、人間による夜間検査のために補助的な赤色光を使用することもできますが、これは牛の生理機能を阻害しないよう、科学的根拠に基づいている場合にのみ導入する必要があります。

もう一つの重要な要素は光周期管理です。研究によると、乳牛にとって12時間以上（通常は16～18時間）の長日長（LDPP）は理想的で、乳量を最大化し、飼料摂取量も向上します。一方、乾乳牛にとっては12時間未満の短日長（SDPP）が効果的です。ストレスを最小限に抑えるため、光の切り替えは30～60分かけて自然の夜明けと夕暮れを模倣し、徐々に行う必要があります。急激な点灯・消灯サイクルは、牛の行動や全体的な生産性に悪影響を与える可能性があるため、厳禁です。

牛舎では、適切な配光と均一性も不可欠です。給餌槽の照度は、1.5m×2mの範囲で測定した場合、少なくとも0.8の均一性レベルに達する必要があります。また、一般的な牛舎では、最低0.7を維持する必要があります。これを実現するには、照明器具のビーム角が少なくとも90°で、牛にストレスを与える可能性のあるホットスポットや影を作らずに、均一に光を照射する必要があります。

さらに、フリッカーと測光性能は、牛の快適性とシステムの信頼性において重要な役割を果たします。牛舎照明システムは、125～250Hzの周波数範囲においてフリッカー指数が3%以下である必要があります。また、50,000時間動作時に光子束維持率が70%以上、ルーメン出力が定格初期値の90%以上を維持し、経時的に安定した性能を発揮する必要があります。

最後に、耐久性は高性能な業務用乳製品照明器具の決定的な特徴です。すべての照明器具は、埃や湿気から保護するために、最低でもIP66の防塵・防水性能を備えている必要があります。また、洗浄エリアなど、頻繁に清掃が必要となるエリアでは、IP69Kの照明が必要です。材料は、アンモニア、硝酸塩、塩分に対する耐腐食性を備え、200時間の塩水噴霧試験で検証されている必要があります。さらに、35℃で3%のアンモニアに3ヶ月以上さらされても劣化することなく、長期間耐えられる必要があります。

 3.牛の照明の制御と効率

効率的な制御システムは、牛舎照明を効果的に機能させるだけでなく、コスト削減にも役立ちます。適切に構築されたシステムは、柔軟性、精度、そして耐久性を備えていなければなりません。

• スペクトルと強度の変調– コントローラーはスペクトルと光​​の強度を調整でき、授乳中の牛、乾乳中の牛、繁殖用の牛に最適な照明条件を確保する必要があります。

• 自動光周期プログラミング- スケジュール機能により正確な日長管理が可能になり、生産性と動物福祉の両方をサポートします。

• 力率基準– エネルギー損失を減らすために、器具は 50W を超えるシステムでは 0.9 以上、10～50W のシステムでは 0.7 以上、10W 未満のシステムでは 0.5 以上を維持する必要があります。

• 電源効率- 最低 85% の効率により、システムの寿命全体にわたって電気コストを低く抑えることができます。
  
  

要約すると、スマート コントロールにより、商業用酪農照明器具は単なる照明機器ではなく、農場管理のための戦略的なツールになります。

4. 測定とコンプライアンス

牛舎照明システムが信頼性の高い結果をもたらすには、厳格な測定およびコンプライアンスプロトコルを遵守する必要があります。これらの基準により、照明性能が生物学的要件と規制ガイドラインの両方に適合していることが保証されます。

測定は、牛特有の指標であるCaPFD（牛光子束密度）から始まります。これは、牛が実際にどのように光を知覚しているかを反映するために、スペクトル校正された機器を用いて評価する必要があります。ルクスは大まかな指標として役立ちますが、CaPFD値への正確な変換が不可欠であり、多くの場合、変換係数（例：XD係数70の4000K LEDライト）に依存します。さらに、コンプライアンス試験は、スペクトル精度、光子束安定性、フリッカーレベル、IP定格検証、農場環境における耐腐食性など、複数の領域をカバーしています。

これらの厳密なテスト基準を順守することで、酪農家や施設管理者は、自社の商業用酪農照明器具が技術仕様を満たしているだけでなく、牛の健康、福祉、生産性に一貫したメリットをもたらすことを確信できます。

5. 運用上のメリット

適切に設計された牛用シュート照明システムの利点は、生産性、エネルギー節約、動物福祉など多岐にわたります。

• 乳生産量の増加– 長日照明（16～18 時間）により、泌乳牛の乳生産量は 5～16% 増加し、飼料摂取量は 6% 増加します。

• 省エネ– 高 CaQE (≥1.5 μmol/J) の LED は、生物学的効果を維持しながらエネルギーコストを削減します。

• 動物福祉の改善– 均一でちらつきのない照明はストレスを軽減し、休息パターンを改善し、生殖の健康をサポートします。

これらの結果を総合すると、商業用酪農照明器具は経済的パフォーマンスと生物学的パフォーマンスの両方で利益をもたらす重要な投資であることがわかります。

6. 結論

適切なタイプのLED畜舎照明を選択することは、効果的な畜牛照明戦略を実行するための最終ステップです。LED畜舎照明の設計と製造品質は、厳しい畜産環境下におけるシステムの性能を左右します。

例えば、  T21 LEDバーンライトなどのモデル は、農業用途向けに特別に設計されており、均一な照射角を実現する広いビーム角、高圧洗浄環境に対応するIP69K保護等級、アンモニアや硝酸塩にも耐える耐腐食性を備えています。これらの特徴は、耐久性と衛生性が重視される畜舎、給餌槽、シュートエリアに最適です。同時に、高いエネルギー効率と長寿命により、長期にわたって費用対効果の高い運用を実現します。

最終的には、堅牢で効率的な牛舎用照明器具や市販の酪農用照明器具を選択することで、長期的な信頼性、メンテナンスの削減、そして牛群への持続的な生物学的利益を確保できます。したがって、専用LEDソリューションへの投資は、現代の酪農・畜産経営にとって戦略的な決定と言えるでしょう。